关键词： 石墨烯光催化   水体净化   黑臭水体  

摘要： 黑臭水体曾是我国面临的重要环境问题之一。石墨烯是一种新型的纳米材料,石墨烯光催化技术在治理黑臭水体中具有高效、快速、环保等优势,能显著改善水体质量。文章介绍了石墨烯光催化网净化水体的原理和在长沙黑臭水体治理中的应用。

关键词： 石墨烯/MoS_(2)异质结   光学性质   电子结构   扭转角   载流子浓度  

摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了不同扭转角下石墨烯/MoS_(2)异质结构的电子结构和光学特性。结果表明,转角后的石墨烯/MoS_(2)异质结构仍具备作为单层材料时的部分特征。在费米能级附近,石墨烯层保持了其特殊的线性色散能带结构,狄拉克锥上的直接带隙Eg受到层间旋转调制的影响。异质结构中的MoS_(2)层对层厚具有高度的敏感性,随着厚度的增加,其间接带隙持续增大。当转角为10.9°时,Eg的最大值为11.67 meV。差分电荷密度计算结果表明,随着旋转角度的改变,MoS_(2)层中Mo-S间的电子转移引起了Mo-S键长的变化,从而增大了S-S层间距。同时,通过与MoS_(2)结合形成异质结构,石墨烯获得了较高的载流子浓度,异质结界面间旋转使空穴掺杂载流子浓度提高至9.2×10^(12)cm^(-2),比未转角时提高约6倍。异质结构的光学性质计算结果表明:当转角为27.0°时,其吸收边发生红移,并向低能区移动了0.233 eV;当转角为10.9°时,其吸收边发生蓝移,并向高能区移动0.116 eV,同时,在可见光范围内,异质结构损失函数下降了0.007。研究结果可为设计新型具有转角特征石墨烯异质结构的光学纳米器件提供理论参考。

关键词： 石墨烯   壳聚糖   四氧化三铁   管尖固相微萃取   电感耦合等离子体质谱法   铅   水  

摘要： 以戊二醛为交联剂,采用壳聚糖(CS)和四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))修饰氧化石墨烯(GO),制备了Fe_(3)O_(4)-GO/CS复合物(吸附剂)。将20 mg Fe_(3)O_(4)-GO/CS填装于200μL微型枪头中,两端填上少量玻璃棉,枪头旁边放置磁铁。将12 mL塑料注射器和枪头连接,用塑料注射器吸取1 mL水冲洗Fe_(3)O_(4)-GO/CS表面可能吸附的杂质。环境水样经0.22μm滤膜过滤后,将滤液酸度调至pH6.0,用塑料注射器吸取10 mL,固定在注射泵上,将水样以0.8 mL·min^(-1)流量通过枪头;再吸取1 mL 0.010 mol·L^(-1)盐酸溶液(洗脱剂),以0.5 mL·min^(-1)流量洗脱吸附在Fe_(3)O_(4)-GO/CS上的铅。收集洗脱液,用电感耦合等离子体质谱法测定。结果显示:Fe_(3)O_(4)-GO/CS对铅的平衡吸附容量为126 mg·g^(-1),可重复使用50次,吸附过程符合朗缪尔(Langmuir)等温吸附模型;铅的质量浓度在0.01~10.00μg·L^(-1)内和响应值呈线性关系,检出限为0.005μg·L^(-1)。对实际水样进行3个浓度水平的加标回收试验,回收率为84.7%~105%,测定值的相对标准偏差(n=5)为0.90%~3.9%。

关键词： 环氧树脂   石墨烯   阻温特性   热阻断特性  

摘要： 为避免锂电池热失控造成的安全事故,本文将石墨烯均匀地分散在E-44环氧树脂基体中,以聚酰胺为固化剂将其固化成型,制备了一种具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient,PTC)的环氧树脂/石墨烯导电复合材料,研究了石墨烯含量、固化工艺对复合材料室温电阻率的影响,并考查了复合材料的热稳定性及对LiFePO_(4)电池热阻断性能。结果表明,石墨烯质量分数为13 wt%,E-44环氧树脂与聚酰胺质量比为1∶0.5,固化温度为60℃,固化时间为12 h的样品,其室温电阻率为6.48×10^(2)Ω·cm,测试温度升高至140℃时,复合材料电阻率升高到4.62×10^(4)Ω·cm,PTC强度达到1.85,并具有可恢复特性。将其应用在LiFePO_(4)电池中,发现室温下E-44环氧树脂/石墨烯复合材料的加入不会影响电池的充放电性能,当测试温度为90℃时,电池的放电比容量仅为12.5 mAh/g,表现出优异的热阻断特性。本研究有助于推动环氧树脂基PTC导电聚合物的应用,为解决电池因热失控而引发的安全问题提供理论依据。

关键词： 储油罐   涂层   防腐技术   石墨烯  

摘要： 近几十年来,中国石油产业飞速发展,生产生活的各个领域对于石油的需求量也呈现出逐年上升的趋势。在石油采集、输送、贮存以及工业化加工的一系列过程中,石油油罐始终都作为其中必不可少的媒介。然而,石油储罐的防腐问题始终存在,既要保障石油在输送过程中的质量,又要提高储油罐的防腐性能以及使用寿命,这成为当前所有相关研究人员应关注的重点。基于此,在造成石油储罐腐蚀的因素基础上对防腐涂层进行优化设计,将石墨烯添加到双组份水性环氧树脂中,制备石墨烯-环氧树脂复合涂层,研究复合涂层在模拟海水溶液中的隔水和防腐性能。在环氧树脂中加入0.5%(质量分数)的石墨烯后,其低频阻抗模值相比于未添加石墨烯的纯环氧涂层提升了两个数量级,自腐蚀电流密度也降低了一个数量级,涂层的耐蚀性能增强。

关键词： 激光诱导石墨烯   自感知复合材料结构   高速冲击损伤监测   电学成像  

摘要： 针对军用飞机遭受导弹和炮弹及其碎片高速冲击的情况,提出具有自感知功能的复合材料层板结构,对损伤进行监测。采用激光诱导技术在聚酰亚胺纸表面制备石墨烯感知层,并共固化于复合材料层板中,结合电学成像技术对损伤进行感知与识别。在复合材料层板结构遭受高速冲击前后分别对石墨烯层注入激励电流并测量边界电压数据,通过正则化算法重建损伤引起的电导率变化分布图像,并识别获取损伤信息。实弹射击试验结果表明,聚酰亚胺纸上激光诱导的石墨烯层具有良好的感知功能,结合电学成像重建的损伤图像可以较准确反映出损伤位置,并提供损伤近似尺寸等信息,验证了所提出的自感知复合材料层板对高速冲击损伤监测的有效性。

关键词： 石墨烯   四(2,4-二羟基)苯基酞菁钴   噻吩   去除率   催化活性  

摘要： 为降低石油中噻吩的含量,本文设计合成了一种酞菁类化合物四(2,4-二羟基)苯基酞菁钴,然后将其掺杂到石墨烯中制备了脱硫催化剂,并通过红外光谱分析了活性组分的含量,通过N_(2)吸附分析了其吸附及脱附能力,最后测定了此催化剂在去除噻吩时的催化活性,并将其与其它3种酞菁催化剂对噻吩的去除率进行比较。从研究结果可以得出,在石墨烯中掺杂了四(2,4-二羟基)苯基酞菁钴后,可以去除85%的噻吩,去除效果较好。

关键词： NO_(2)   石墨烯   吸附   第一性原理  

摘要： 为了研究NO_(2)在未掺杂石墨烯和掺杂石墨烯(N掺杂、Zn掺杂、N-Zn双掺杂)上的吸附,本工作采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势对其吸附过程进行模拟.计算了石墨烯表面吸附NO_(2)分子的吸附能、Mulliken分布、差分电荷密度、态密度和光学性质.研究结果表明,与未掺杂石墨烯表面相比,掺杂石墨烯表面对吸附NO_(2)表现出了更高的敏感性,吸附能大小顺序为:N-Zn双掺杂表面>Zn掺杂表面>N掺杂表面>未掺杂表面.未掺杂石墨烯和N掺杂石墨烯表面与NO_(2)的相互作用较弱,是物理吸附.Zn掺杂和N-Zn双掺杂石墨烯表面与NO_(2)之间形成了化学键,是化学吸附.在可见光范围内,3种掺杂方式中N-Zn双掺杂表面对于提高石墨烯光学性能效果最佳,其吸收系数和反射系数的峰值较未掺杂石墨烯表明分别提高了约1.12倍和3.42倍.N-Zn双掺杂石墨烯不但能增强表面与NO_(2)的相互作用,同时也能提高材料的光学性能,这为基于石墨烯基底的NO_(2)气体检测传感提供了理论支撑和实验指导.

关键词： 超材料   石墨烯等离激元   磁激元   红外吸收增强  

摘要： 光电探测器在军事、通信和成像等领域具有重要作用。结合新颖的超材料微纳结构与二维材料石墨烯设计高性能光电探测器是目前相关研究中的热点内容。基于该现状,设计了一种石墨烯纳米带填充于金属/介质/金属三明治超材料的复合结构,并研究了金属/介质/金属结构中激发的磁激元共振与石墨烯等离激元杂化耦合效应。使用严格耦合波分析方法数值求解了复合结构的吸收率及电磁场分布特性,同时研究了结构参数的变化对吸收情况的影响。通过调节石墨烯化学势主动调控微纳结构的吸收特性,利用石墨烯纳米带等离激元与磁激元的强耦合效应构造可调谐的双波段吸收增强。

关键词： 石墨烯   复合材料   填充   导热   硅凝胶  

摘要： 石墨烯的高导热性在电子系统热管理领域显示出巨大潜力。采用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)修饰球形Al_(2)O_(3),使Al_(2)O_(3)表面带正电,与带负电的氧化石墨烯,通过静电力组装结合后,经过高温热还原得到rGO@Al_(2)O_(3)杂化填料,将杂化填料填充到硅橡胶的双组分中,进一步制备了rGO@Al_(2)O_(3)增强的导热硅凝胶。采用AFM,SEM,Raman和XRD等对制备过程中材料的形貌和结构进行表征,并对导热硅凝胶的导热性能和力学性能进行了测试分析。质量分数为2%GO制备的rGO@Al_(2)O_(3),其填充导热硅凝胶的导热系数为0.817 W/(m·K),对比填充纯Al_(2)O_(3)的导热硅凝胶,在导热性能上有很大提升。